Transglutaminase-induzierte und Transglutaminase-unterstützte Gele aus Milchproteinen:
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München
Verl. Dr. Hut
2013
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
NOMENKLATUR IV
1 EINLEITUNG 1
2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN DER GELBILDUNG 3
2.1 DEFINITION DES BEGRIFFS *GEL" 3
2.2 KLASSIFIZIERUNG DER GELE
7.'.
5
2.2.1 CHEMISCH KOVALENT VERNETZTE GELE. 5
2.2.2 PHYSIKALISCH VERNETZTE GELE 6
2.3 THEORIE DER GELBILDUNG 6
2.3.1 KLASSISCHE GELBILDUNGSTHEORIE - FLORY-STOCKMAYER-THEORIE 8
2.3.2 PERKOLATIONSTHEORIE 11
2.3.3 CLUSTER-CLUSTER-AGGREGATION 13
2.3.4 EINFLUSS DER POLYMERKONZENTRATION UND DER TEMPERATUR AUF DIE
GELBILDUNG 14
2.3.5 STRUKTURENTWICKLUNGSGESCHWINDIGKEIT UND ANSTIEG DES VERLUSTMODULS
17
3 AKTUELLER STAND DES WISSENS.' 19
3.1 DAS ENZYM TRANSGLUTAMINASE 19
3.1.1 NATUERLICHE VORKOMMEN VON TRANSGLUTAMINASEN UND HISTORISCHER
HINTERGRUND .19
3.1.2 MIKROBIELLE TRANSGLUTAMINASE 21
3.1.3 KATALYSIERTE REAKTIONEN UND REAKTIONSSPEZIFITAET 23
3.1.4 SUBSTRATSPEZIFITAET 29
3.1.5 LINIEN GLEICHEN EFFEKTS FUER DIE TRANSGLUTAMINASE-REAKTION 31
3.1.6 EINSATZGEBIETE IN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE 32
3.1.7 EINSATZ VON TRANSGLUTAMINASE ZUR HERSTELLUNG VON MILCHPRODUKTEN 34
3.2 MILCHPROTEIN-GELE 37
3.2.1 EIGENSCHAFTEN VON MILCHPROTEINEN 37
3.2.2 SAEUREINDUZIERTE AGGREGATION VON CASEINMICELLEN 46
3.2.3 TRANSGLUTAMINASE-UNTERSTUETZTE, SAEUREINDUZIERTE MILCHPROTEIN-GELE
49
3.2.4 TRANSGLUTAMINASE-INDUZIERTE NATRIUMCASEINAT-GELE 53
3.2.5 TRANSGLUTAMINASE-MODIFIZIERTE MILCHPROTEIN-GELE 55
4 MOTIVATION UND ZIELSETZUNG 69
5 MATERIALIEN UND METHODEN 71
5.1 MATERIALIEN 71
5.1.1 TRANSGLUTAMINASE-PRAEPARATE 71
5.1.2 MILCH UND MILCHPROTEIN-PULVER 71
5.1.3 CHEMIKALIEN 72
5.2 CHARAKTERISIERUNG DER TGASE-INDUZIERTEN GELBILDUNG UND DER
EIGENSCHAFTEN DER
RESULTIERENDEN NATRIUMCASEINAT-GELE 72
5.2.1 HERSTELLUNG VON NATRIUMCASEINAT-SUSPENSIONEN 73
5.2.2 ERZEUGUNG TRANSGLUTAMINASE-INDUZIERTER NATRIUMCASEINAT-GELE 73
I
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INHALTSVERZEICHNIS
5.2.3 HERSTELLUNG TGASE-INDUZIERTER NATRIUMCASEINAT-GELKUGELN 74
5.2.4 FORMSUEKINETISCHE BETRACHTUNG UND LINIEN GLEICHEN EFFEKTS DER
TRANSGLUTAMINASE-REAKTION 75
5.2.5 RHEOLOGISCHE BESTIMMUNG DES GELBILDUNGSVERHALTENS 77
5.2.6 OSZILLATIONSRHEOMETRISCHE CHARAKTERISIERUNG DER GELSTRUKTUR UND
DER FRAKTALEN
DIMENSION DER TGASE-INDUZIERTEN GELE 78
5.2.7 ERMITTLUNG DER WIDERSTANDSKRAFT UND DER KOHAESION MITTELS
TEXTURANALYSE 79
5.2.8 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHE AUFNAHMEN DER GELSTRUKTUREN 80
5.2.9 BESTIMMUNG DES DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN MITTELS NMR-ANALYTIK 81
5.2.10 BESTIMMEN DES RELATIVEN QUELLUNGSGRADS 81
5.2.11 BESTIMMUNG DES FREISETZUNGSVERHALTENS VON NIEDERMOLEKULAREN
STOFFEN AUS
TGASE-INDUZIERTEN NATRIUMCASEINAT-GELEN 82
5.3 CHARAKTERISIERUNG DER TGASE-UNTERSTUETZTEN, SAEUREINDUZIERTEN
GELBILDUNG UND DER
RESULTIERENDEN MILCHPROTEINGELE 85
5.3.1 BESTIMMUNG DER PH-WERT-ABHAENGIGKEIT DER TRANSGLUTAMINASE-BEDINGTEN
PROTEINPOLYMERISIERUNG 85
5.3.2 HERSTELLUNG VON TGASE-BEHANDELTEM MILCHPROTEINPULVER 86
5.3.3 HERSTELLUNG VON TGASE-UNTERSTQTZTEN, SAEUREINDUZIERTEN
MILCHPROTEINGELEN 87
5.3.4 HERSTELLUNG VON MAGERMILCHJOGHURT MIT TGASE-BEHANDELTEM
MILCHPROTEINPULVER
87
5.3.5 RHEOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG DER BILDUNG SAEUREINDUZIERTER
MILCHPROTEINGELE
89
5.3.6 BESTIMMUNG DER STRUKTURSTAERKE UND DER VISKOSITAET 90
5.3.7 BESTIMMUNG DER SERUMLAESSIGKEIT 91
5.4 ANALYTISCHE METHODEN 91
5.4.1 BESTIMMUNG DES POLYMERISIERUNGSGRADS MITTELS
GROEBENAUSCHLUSSCHROMATOGRAPHIE 91
5.4.2 WASSERGEHALT DER MILCHPROTEINPULVER 92
5.4.3 PROTEINGEHALT 93
5.5 STATISTISCHE ANALYSEN 93
6 TRANSGLUTAMINASE-INDUZIERTE NATRIUMCASEINAT-GELE 95
6.1 REAKTIONSKINETISCHE BETRACHTUNG DER TGASE-INDUZIERTEN GELBILDUNG 95
6.1.1 EINFLUSS DER INKUBATIONSTEMPERATUR AUF DIE PROTEINPOLYMERISIERUNG
95
6.1.2 BESTIMMUNG DER REAKTIONSKINETISCHEN PARAMETER 98
6.1.3 LINIEN GLEICHEN EFFEKTS FUER DIE ENZYMATISCHE PROTEINVERNETZUNG VON
NATRIUMCASEINAT-SUSPENSIONEN 101
6.2 TRANSGLUTAMINASE-INDUZIERTE GELBILDUNG VON
NATRIUMCASEINAT-SUSPENSIONEN 102
6.2.1 BESCHREIBUNG DER TGASE-INDUZIERTEN GELBILDUNG VON NATRIUMCASEINAT
ANHAND
DER REAKTIONSKINETISCHEN KENNGROEBEN 102
6.2.2 GELBILDUNGSVERHALTEN VON NATRIUMCASEINAT-SUSPENSIONEN MIT
UNTERSCHIEDLICHEN PROTEINGEHALTEN 110
6.2.3 GELBILDUNGSVERHALTEN VON NATRIUMCASEINAT-SUSPENSIONEN MIT
UNTERSCHIEDLICHEN TRANSGLUTAMINASE-KONZENTRATIONEN 115
II
INHALTSVERZEICHNIS
6.3 EIGENSCHAFTEN TRANSGLUTAMINASE-INDUZIERTER NATRIUMCASEINAT-GELE ._.
121
6.3.1 STRUKTURELLE BESCHAFFENHEIT VON TRANSGLUTAMINASE-INDUZIERTEN
NATRIUMCASEINAT-
GELEN MIT UNTERSCHIEDLICHEN PROTEINKONZENTRATIONEN 121
6.3.2 FREISETZUNGS- UND QUELLUNGSVERHALTEN VON TGASE-INDUZIERTEN
NATRIUMCASEINAT-
GELEN 130
6.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN ZUM ZUSAMMENHANG ZWISCHEN GELBILDUNG, GELSTRUKTUR
UND
FREISETZUNGSVERHALTEN 154
7 TRANSGLUTAMINASE-UNTERSTUETZTE, SAEUREINDUZIERTE MILCHPROTEIN-GELE 157
7.1 EINFLUSS DES PH-WERTS AUF DIE ENZYMATISCHE VERNETZUNG VON
MILCHPROTEINEN 158
7.1.1 VEMETZUNGSKINETIK VON TRANSGLUTAMINASE BEI KONSTANTEN PH-WERTEN
159
7.1.2 ENZYMKINETIK BEIM SIMULTANEN EINSATZ VON TRANSGLUTAMINASE UND
STARTERKULTUR
163
7.2 SAEUREINDUZIERTE GELE AUS TRANSGLUTAMINASE-BEHANDELTEN MILCHPROTEINEN
167
7.2.1 SAEUREINDUZIERTE GELBILDUNG VON TRANSGLUTAMINASE-BEHANDELTEN
MILCHPROTEINPULVERN 167
7.2.2 EIGENSCHAFTEN SAEUREINDUZIERTER GELE AUS
TRANSGLUTAMINASE-BEHANDELTEN
MILCHPROTEINPULVEM 171
7.3 EINFLUSS VON TRANSGLUTAMINASE-BEHANDELTEN MILCHPROTEINPULVEM AUF DIE
EIGENSCHAFTEN
VON JOGHURTPRODUKTEN 173
7.3.1 EINFLUSS DES POLYMERISIERUNGSGRADS DER
TRANSGLUTAMINASE-BEHANDELTEN
MAGERMILCHPULVER AUF DIE JOGHURTEIGENSCHAFTEN 174
7.3.2 EINFLUSS DER PROTEINERHOEHUNG MIT TRANSGLUTAMINASE-BEHANDELTEM
MAGENMILCHPULVER AUF DIE JOGHURTEIGENSCHAFTEN 179
7.3.3 VERGLEICH DER STRUKTURSTABILITAET BEI UNTERSCHIEDLICHEN
TGASE-BEHANDLUNGEN
WAEHREND DER LAGERZEIT 180
7.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN ZUR TGASE-UNTERSTUETZTEN, SAEUREINDUZIERTEN
GELBILDUNG UND ZUM
EINSATZ VON TRANSGLUTAMINASE-BEHANDELTEM MAGERMILCHPULVER 182
8 ZUSAMMENFASSUNG 185
9 LITERATURVERZEICHNIS 191
III |
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